Hillock formation at surface of ceramics irradiated with swift heavy ions

高速重イオンを照射したセラミックス表面におけるヒロック形成

石川 法人   ; 田口 富嗣*

Ishikawa, Norito; Taguchi, Tomitsugu*

本研究では、酸化物セラミックスCeOに高速重イオンを照射し、照射表面に形成された損傷構造を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。照射表面に形成されたヒロックと呼ばれるナノ構造体の結晶構造と形態を同定することに成功した。さらに、CeOと同じ結晶構造をもつCaFにおいても照射表面のヒロックを観察した結果、CeOと同様に結晶を保ったヒロックが形成されていることが分かったが、CeOと異なり結晶方位の異なるナノ結晶の形態を持つことが分かった。さらに、結晶構造を反映したクリアなファセットを持つことが分かった。同じ結晶構造であっても、酸化物とフッ化物とでは損傷構造の違うことを提示することができた。

In this study, CeO, a surrogate for nuclear fuel ceramics, was irradiated with 200 MeV Au ions at oblique incidence. Observation of as-irradiated samples by transmission electron microscope (TEM) shows that hillocks are created not only at the wide surfaces, but also at the side edge of the thin samples. Since the hillocks created at the side edge can be imaged without overlapping of matrix image, their shape and crystallographic features can be revealed. The present method is also applied for observing hillocks created for CaF, which has the same crystal structure with CeO. Although hillock-like shape has been reported so far for hillocks of CaF, the present study revealed that not only hillock-like shaped but also polyhedron shaped hillocks are created by irradiation with swift heavy ions. The polyhedron shaped hillocks have faceted surfaces reflecting the crystal lattice structure.